5项目5气动元件故障诊断及排除5.1任务5.1气源装置故障诊断及排除

④空气干燥器的结构和工作原理
空气干燥器有作用是吸收和排除压缩空气中的油质、水分 和杂质。经过后冷却器、油水分离器和储气罐后得到初步净 化的压缩空气，已满足一般气压传动的需要，但如果用于精 密的气动装置、气动仪表等，上述压缩空气还必须进行干燥 处理。
压缩空气干燥方法主要采用吸附法和冷却法。吸附法是利 用具有吸附性能的吸附剂(如硅胶、铝胶或分午筛等)来吸附 压缩空气中含有的水分，而使其干燥；冷却法是利用制冷设 备使空气冷却到一定的露点温度，析出空气中超过饱和水蒸 气部分的多余水分，从而达到所需的干燥度。吸附法是干燥 处理方法中应用最为普遍的一种方法。
目前气动技术正向小型化、模块化、高集成化、低能耗、 无油化、智能化及机电液气相结合的综合控制技术等方面发 展。
4．气压传动的优缺点
（1）优点
①工作介质是空气，来源方便，成本低，无污染。与液压 传动相比，不必设置回收的油箱和管道。
②与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、可在较 短的时间内达到所需的压力和速度。
（4）风扇电机故障
（4）更换电扇电机
（5）压缩机卡住或电动 （5）检修压缩机或更换
1
干燥器不启 机烧毁 动
电动机
序号
故障现象
故障原因
维修方法
（1）制冷剂严重不足或 过量2Βιβλιοθήκη 干燥器运转， （2）蒸发器冻结
但不制冷
（3）蒸发器、冷凝器积
灰太多
（4）风扇轴或传动带打
滑
（5）风冷却器积灰太多
（1）检查制冷剂有无泄 漏，测高、低压力，按规 定充灌制冷剂，如果制冷 剂过多则放出
气压传动系统中最常用的空气压缩机是往复活塞式空气压 缩机，其结构和工作原理如动画所示。它由排气阀、气缸、 活塞、活塞杆、十字头、滑道、连杆、曲柄、吸气阀、弹簧 10等组成。
（2）压缩空气的净化装置的结构和工作原理
常见的压缩空气的净化装置有后冷却器、油水分离器、储 气罐、空气干燥器和空气过滤器。
①后冷却器的结构和工作原理
2．气压传动的应用
行业
应用举例
交通运输业
汽车的制动系统、汽车的自动门系统、 列车的制动系统等
轻工、纺织、 食品业
气动上下料装置、食品包装生产线等
电子工业
印刷电路板自动生产线、家电生产线
石油化学业 化工原料输送装置、石油钻采装置等
机械工业
各类机械制造的生产线、工业机械人
3．气压传动的发展
气压传动早在公元前，埃及人就开始采用风箱产生压缩空 气助燃，从18世纪的产业革命开始逐渐应用于各类行业中。
如图所示为不加热再生吸附 式干燥器的结构和工作原理图。 这种干燥器有两个填满吸附剂的 容器1、2，当空气从容器1的下 部流到上部时，把吸附剂中的水 分带走并放入大气。两容器定期 的交换工作（5～10min）使吸附 剂产生吸附和再生，这样可得到 连续输出的干燥压缩空气。
⑤空气过滤器的结构和工作原理
③执行元件——气缸和气压马达，其作用是将气体的压力 能转换成机械能以驱动工作机构进行工作。
④控制元件——压力、方向、流量控制阀，其作用是对系 统中工作介质的压力、流量、方向进行控制和调节，以保证 执行元件达到所要求的输出力、运动速度和运动方向。
⑤辅助元件——管道、管接头、油箱或储气罐、过滤器等 辅助元件，其作用是提供必要的条件使系统得以正常工作， 是系统不可缺少的组成部分。
（8）将空气过滤器外表面擦拭干 净，整理工作台。
8．往复式空气压缩机常见故障诊断与维修
序 号
故障现象
故障原因
维修方法
（1）电压低
（1）与供电部门联系解决
（2）熔丝熔断
（2）测量电阻，更换熔丝
（3）电动机单相运转 （3）检修或更换电动机
（4）排气单向阀泄漏 （4）检修或更换排气单向阀
（5）卸流动作失灵
由此可见，气压传动与液压传动系统的工作原理相似，它 们都是先将机械能转换成压力能，再将压力能转换成机械能 的转换过程。
一个完整的气动系统与液压传动系统也相似，它由以下几 部分组成：
①工作介质——压缩空气，其作用是实现运动和动力的传 递。
②动力元件——气源装置，其作用是将原动机所输出的机 械能转换成气体的压力能，向气动系统提供压缩空气，是气 动系统的心脏部分。
解析：气压传动的工作介质是空气，来源方便，成 本低，无污染，对环境无害。
启示：工程伦理问题是一个关乎工程本身、社会、 人类和自然的复杂问题。我们在工作中，恪守工程伦 理，不仅要考虑工程本身、社会、人类，也要考虑自 然环境。气压传动的工作介质是空气，对环境无害， 这正是我们追求的。
（2）缺点
①有可压缩性，不易准确的速度控制和很高的定位精度， 稳定性不够。但采用气液联动装置会得到较满意的效果。
当空气压缩机1产生 的压缩空气经冷却器2、 分水排水器3、储气罐4、 空气过滤器5、减压阀6、 油雾器7到达换向阀9，部 分气体经节流通路a进入 换向阀9的下腔，使上腔 弹簧压缩，换向阀阀芯位 于上端；大部分压缩空气 经换向阀9后由b路进入气 缸10上腔，而气缸的下腔 的气体经c路、换向阀与 大气相通，因此气缸活塞 处于下端位置。
任务5.1气源装置故障诊断及排除
一、学习要求 1.弄清空气压缩机、空气过滤器等动力元件的工作原理和结构。 2.学会拆卸及装配空气压缩机、空气过滤器等元件。 3.弄懂气源装置故障诊断及排除。 4.养成恪守工程伦理的习惯。 二、知识准备
1．气动系统的组成和 工作原理
如图所示为气动剪切 机的工作原理图，这种 气动剪切机由空气压缩 机1、冷却器2、分水排 水器3、储气罐4、空气 过滤器5、减压阀6、油 雾器7、行程阀8、换向 阀9、气缸10等组成。
（2）检查低压压力，若 低于0.2MPa会结冻
（3）清除积灰 （4）更换轴或传动带 （5）清除积灰
（1）电源电压过不足 （2）制冷剂不足、泄漏 干燥器运转， （3）蒸发器冻结、制冷 3 但制冷不足， 系统内混入其他气体 干燥效果不好 （4）干燥器空气流量不 匹配，进气温度过高，放 置位置不当
如图所示为蛇形管水冷式后冷却器的结构、工作原理和图 形符号图，压缩空气在蛇形管内流动，冷却水在蛇形管外水 套中流动，在管道壁面进行热交换。水冷式后冷却器散热面 积比风冷式的大很多倍，热交换均匀，分水效率高。
②油水分离器的结构和工作原理
油水分离器安装在后冷却器出口管道 上，它的作用是分离并排出压缩空气中凝 聚的油分、水分和灰尘杂质等，使压缩空 气得到初步净化。油水分离器的结构形式 有环形回转式、撞击折回式、离心旋转 式、水浴式以及以上形式的组合使用等。 如图7-4所示为撞击折回并回转式油水分 离器的撞击折回并回转式油水分离器的结 构、工作原理和图形符号图。
空气过滤器，也称分水滤气器， 它的主要作用是除去压缩空气中的 固态杂质、水滴和油污等污染物。
如图所示为空气过滤器的结构、 工作原理和图形符号图。这种空气 过滤器由旋风叶子1、滤芯2、存水 杯3、挡水板4、手动排水阀5等组 成。
压缩空气从输入口进入后，被 引入旋风叶子l，旋风叶子上有很多 成一定角度的小缺口，使空气沿切 线反向产生强烈的旋转，这样夹杂 在气体中的较大水滴、油滴和灰尘 便获得较大的离心力，与水杯3内壁 碰撞，而从气体中分离出来，沉淀 于存水杯3中，然后气体通过中间的 滤芯2，进一步过滤掉更加细微的杂 质微粒，洁净的空气便从输出口输 出。挡水板4是防止气体漩涡将杯中 积存的污水卷起而破坏过滤作用。 为保证分水滤气器正常工作，必须 及时将存水杯中的污水通过排水阀5 放掉。在某些人工排水不方便的场 合，可采用自动排水式分水滤气器。
②空气的压力较低（一般为0.3～1MPa），只适用于压力 较小（一般不宜大于10～40kN）的场合。
③排气噪声大，在高速排气时要加消声器。
④气动装置中的气信号传递速度在声速以内比电子及光速 慢，因此气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。
5．气源装置的结构和工作原理
（1）空气压缩机的结构和工作原理
后冷却器安装在空气压缩机出口处的管道上。它的作用是 将空气压缩机排出的压缩空气温度由140～170℃降至40～ 50℃。这样就可使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和， 使其大部分析出并凝结成油滴和水滴分离出来。后冷却器的 结构形式有：蛇形管式、列管式、散热片式、管套式。冷却 方式有水冷和气冷两种方式。
（4）气缸磨损
（4）检修或更换气缸
（5）夹紧部分泄漏
（5）固紧或更换密封
3
运转声音异 常
（1）阀损坏 （2）轴承磨损 （3）皮带打滑
（1）检修或更换阀 （2）更换轴承 （3）调整张力
（1）冷却水不足、断水 （1）保证冷却水量
4
压缩机过热 （2）压缩机工作场地温度 （2）注意通风换气
过高
5
润滑油消耗 过量
1829年出现了多级空气压缩机，为气压传动的发展创造了 条件，1871年开始在采矿业使用风镐，1868年美国人G·威斯 汀豪斯发明了气动制动装置，并于1872年用于铁路车辆的制 动上，显示了气压传动简单、快速、安全和可靠的优点，开 创了气压传动早期的应用局面。第二次世界大战后，随着各 国生产的迅速发展，气压传动以它的低成本优势，广泛用于 工业自动化产品和生产流水线上。
③安全可靠，在易燃、易爆场所不需要昴贵的防爆设施。 压缩空气不会爆炸或着火，特别是在易燃、易爆、多尘埃、 强磁、辐射、振动、冲击等恶劣工作环境中，比液压、电 子、电气控制优越。
④因空气的黏度很小，其损失也很小，所以便于集中供 气、远距离输送，并且不易发生过热现象。
课程思政案例
恪守工程伦理：气压传动对环境无污染
当压缩空气由入口进入分离器 壳体后，气流先受到隔板阻挡而被 撞击折回向下(见图中箭头所示流 向)；之后又上升产生环形回转， 这样凝聚在压缩空气中的油滴、水 滴等杂质受惯性力作用而分离析出， 沉降于壳体底部，由放水阀定期排 出。
为提高油水分离效果，应控制气流 在回转后上升的速度不超过0.3～ 0.5m／s。
（5）拆修
（6）压力开关失灵
（6）检修或更换压力开关
1
启动不良 （7）电磁继电器故障 （7）检修或更换电磁继电器
（8）排气阀损坏
（8）检修或更换排气阀
序号
故障现象
故障原因
维修方法
（1）吸气过滤器阻塞
（1）清洗或更换过滤
器
（2）阀的动作失灵
2
压缩不足
（3）活塞环咬紧缸筒
（2）检修或更换阀 （3）更换活塞环
当上料装置把工料11送 入剪切机并到达规定位置 时，工料压下行程阀8，此 时换向阀阀芯下腔的压缩 空气经d路、行程阀排入大 气，在弹簧的推动下换向 阀阀芯向下运动至下端； 压缩空气则经换向阀后由c 路进入气缸的下腔，上腔 经b路、换向阀与大气相通， 气缸活塞向上运动，剪刀 刃随之上行剪断工料。工 料剪下后，即与行程阀脱 开，行程阀阀芯在弹簧作 用下复位，d路堵死，换向 阀阀芯上移，气缸活塞向 下运动，又恢复到剪断前 的状态。
③储气罐的结构和工作原理
储气罐的主要作用是消除由于空气压缩机断 续排气而对系统引起的压力脉动，保证输出气 流的连续性和平稳性；储存一定数量的压缩空 气，调节用气量或以备发生故障和临时需要应 急使用；进一步分离压缩空气中的油、水等杂 质。
储气罐一般采用圆筒状焊接结构，以立式居 多，其结构如图7-5所示。立式储气罐的高度 为其直径的2～3倍，同时应使进气管在下，出 气管在上，并尽可能加大两管之间的距离，以 利于进一步分离空气中的油质和水分。
（1）曲柄室漏油 （2）气缸磨损 （3）压缩机倾斜
（1）更换密封件 （2）检修或更换气缸 （3）修正压缩机位置
9．空气干燥器常见故障诊断与维修
序号
故障现象
故障原因
维修方法
（1）电源断电或熔丝断 （1）检查电源有无短路，
开
更换熔丝
（2）控制开关失效
（2）检修或更换开关
（3）电源电压过低
（3）检查排除电源故障
6．活塞式空气压缩机的拆卸及装配步骤和方法
（1）准备好内六角扳手一套、耐油橡胶板一块、油盘一 个及钳工工具一套等器具。
（2）按先外后内的顺序拆下压缩各零件，并将零件标号 按顺序摆好。
（3）观察主要零件的作用和结构。
（4）按拆卸的反向顺序装配压缩机。装配前清洗各零部 件，将活塞与气缸筒内壁之间、气阀与气阀导向套之间等配 合表面涂润滑液，并注意各处密封的装配。
（5）将压缩机外表面擦拭干净，整理工作台。
7．空气过滤器的拆卸及装配步骤和 方法
（1）准备好内六角扳手一套、耐油 橡胶板一块、油盘一个及钳工工具一套 等器具。
（2）卸下手动排水阀5。
（3）卸下存水杯3。
（4）卸下挡水板。
（5）卸下滤芯2。
（6）观察主要零件的作用和结构
（7）按拆卸的反向顺序装配空气过 滤器。装配前清洗各零部件，并注意各 处密封的装配。